酶网络中标度不变响应的刻画

生物感觉系统的一个普遍特性是适应：刺激的阶跃增加会引发生化或生理响应的初始变化，随后逐渐松弛回到基线（刺激前）水平。适应有助于将关键变量维持在可接受范围内，并使生物体在面对环境长期变化时重新调整到最佳且非饱和的灵敏度范围。最近，理论和实验均表明，许多适应系统（无论是在生物体水平还是单细胞水平）都具有一个显著的额外特征：标度不变性，即即使背景信号水平被缩放，初始瞬态行为也（近似）保持不变。在这项工作中，我们着手研究一个广泛使用的生化酶网络模型在什么条件下会表现出标度不变行为。一项详尽的计算研究使我们发现了一个惊人简单且普遍的新性质——具有快速输出的均匀线性化（ULFO），我们证明其有效性对于酶网络的标度不变性既是必要的也是充分的。基于这项研究，我们进一步开发了ULFO如何导致标度不变性的数学解释。我们的工作为理解这一现象提供了一个惊人一致、简单且通用的框架，并得出了具体的实验预测。